设计摘要：

本文介绍了一种基于STM32单片机和Zigbee技术的智能抄表系统设计与实现。该系统主要由中控部分、输入部分和输出部分组成。中控部分采用STM32单片机作为核心控制器，负责数据的采集、处理和控制输出。系统分为从机和主机两部分，主机通过独立按键、Zigbee模块和供电电路进行输入，并通过OLED显示屏和WIFI模块进行输出。从机通过温湿度传感器、有害气体检测模块、存储模块和供电电路进行输入，并通过USB灯、Zigbee模块和继电器进行输出。

系统实现了环境数据的实时采集与处理，通过Zigbee和WIFI模块进行数据传输，用户可以通过OLED显示屏和独立按键进行数据查看和控制，同时可以通过WIFI模块实现远程监控和控制。该系统具有实时监控、远程控制和多功能集成的优势，适用于智能家居、智能楼宇等场景。

关键词: STM32单片机，Zigbee技术，智能抄表系统，环境监测，远程控制

字数：10000+

目录：

摘　要

ABSTRACT

1　引 言

1.1 选题背景及实际意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题主要内容

2　系统设计方案

2.1 系统整体方案

2.2 单片机的选择

2.3 电源方案的选择

2.4 显示方案的选择

3系统设计与分析

3.1 整体系统设计分析

3.2 主控电路设计

3.3 显示模块

3.5 ESP8266-WIFI模块

4 系统程序设计

4.1 编程软件介绍

4.2 主机主程序流程设计

4.3 主机按键函数流程设计

4.4 主机显示函数流程设计

4.5 主机处理函数流程设计

4.6 从机主函数流程设计

5 实物调试

5.1 电路焊接总图

5.2 WiFi模块联网

5.3 设置温度阈值实物测试

5.4 调节用电量实物测试

5.5 数据异常报警实物测试

6 仿真调试

6.1仿真总体设计

6.2设置温度阈值仿真测试

6.4 设置空气质量阈值仿真测试

6.5 设置用电量阈值仿真测试

6.6  数据异常报警仿真测试

结  论

参考文献

致  谢

1 、引 言

1.1 选题背景及实际意义

随着物联网（IoT）技术的快速发展，智能家居和智能楼宇的概念逐渐深入人心。传统的抄表系统存在诸多问题，如人工抄表效率低、数据传输不及时、难以实现远程监控等。为了解决这些问题，智能抄表系统应运而生。智能抄表系统通过集成先进的传感器技术、无线通信技术和嵌入式系统，实现了数据的自动采集、实时传输和远程监控，极大地提高了抄表效率和数据管理的便捷性。智能抄表系统能够实时采集环境数据（如温湿度、有害气体浓度等），并通过无线通信技术（如Zigbee、WIFI）实时传输到中控系统，用户可以随时查看当前的环境状态，及时采取相应的措施。通过WIFI模块，用户可以远程监控和控制用电设备，如开关用电、设置用电阈值等。这种远程控制功能不仅提高了用户的便利性，还能在紧急情况下快速响应，保障安全。智能抄表系统能够实时监测用电情况，帮助用户合理分配电力资源，减少不必要的能源浪费。同时，通过监测环境数据，系统可以及时发现并处理有害气体泄漏等问题，保障室内空气质量，促进环保。智能抄表系统不仅限于抄表功能，还集成了温湿度监测、有害气体检测、数据存储和远程控制等多种功能，适用于智能家居、智能楼宇等多种应用场景，具有广泛的市场前景。智能抄表系统的研究和应用，推动了嵌入式系统、无线通信技术和传感器技术的发展，为相关领域的技术创新提供了实践基础和应用案例。综上所述，基于STM32和Zigbee技术的智能抄表系统具有重要的实际意义，不仅解决了传统抄表系统存在的问题，还为用户提供了更加智能、便捷和安全的生活和工作环境。

1.2 国内外研究现状

近年来，随着物联网技术的快速发展，国内外在智能抄表系统领域的研究取得了显著进展。国内研究机构和企业致力于将传感器技术、无线通信技术和嵌入式系统集成到智能抄表系统中，以提高系统的自动化和智能化水平。例如，基于Zigbee和WIFI的无线通信技术被广泛应用于数据传输，实现了实时监控和远程控制。研究重点还包括数据处理和分析技术，以提高数据采集的准确性和实时性。通过引入大数据和人工智能技术，系统能够对采集到的数据进行深度分析，提供更加精准的用电建议和环境监测报告。随着智能抄表系统的普及，数据安全和系统稳定性成为研究的重要方向。国内研究机构和企业正在开发更加安全的通信协议和数据加密技术，以保障用户数据的安全性和隐私。为了推动智能抄表系统的广泛应用，国内相关机构正在制定和完善相关标准和规范，以确保不同厂商的设备能够互联互通，提高系统的兼容性和可扩展性。

国外在智能抄表系统领域的研究起步较早，技术相对成熟，主要研究方向包括先进传感器技术、无线通信技术、智能算法与人工智能、系统集成与平台化以及能源管理与可持续发展。国外研究机构和企业致力于开发更加先进的传感器技术，以提高数据采集的精度和灵敏度。例如，高精度温湿度传感器和有害气体传感器被广泛应用于智能抄表系统中。国外在无线通信技术方面具有领先优势，研究重点包括低功耗广域网（LPWAN）技术，如LoRa和NB-IoT，这些技术在智能抄表系统中得到了广泛应用，实现了长距离、低功耗的数据传输。国外研究机构和企业积极探索智能算法和人工智能技术在智能抄表系统中的应用。通过引入机器学习和深度学习算法，系统能够自动识别异常数据，提供更加智能的用电建议和环境监测报告。国外在系统集成和平台化方面具有丰富经验，研究重点包括构建统一的智能抄表平台，实现多设备、多场景的集成管理。例如，Google和Amazon等科技巨头推出的智能家居平台，已经集成了智能抄表系统，为用户提供一站式智能生活解决方案。国外研究机构和企业注重智能抄表系统在能源管理和可持续发展中的应用。通过实时监测和分析用电数据，系统能够帮助用户优化能源使用，减少碳排放，促进可持续发展。

国内外在智能抄表系统领域的研究各有侧重，但总体趋势是向着更加智能化、集成化和安全化的方向发展。国内研究在技术集成和应用方面取得了显著进展，而国外在传感器技术、无线通信技术和智能算法方面具有领先优势。未来，随着技术的不断进步和应用场景的拓展，智能抄表系统将在智能家居、智能楼宇和智慧城市等领域发挥更加重要的作用。

1.3 课题主要内容

本设计是基于单片机的智能家居安防系统系统，主要实现以下功能：

从机通过温湿度传感器检测温湿度

从机通过空气质量传感器检测空气质量

从机通过继电器控制电位器模拟用电，使用ADC采集检测电压，用电量

从机通过存储模块实现掉电存储

主机通过zigbee模块接收从机采集到的数据

主机通过按键设置阈值来判断是否报警

主机通过WiFi模块进行通信，实现远程监控